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8月7日,國際學術期刊The Plant Cell在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員劉宏濤團隊題為COR27 and COR28 are Novel Regulators of the COP1–HY5 Regulatory Hub and Photomorphogenesis in Arabidopsis的研究論文,鑒定了調控光形態建成新因子,揭示了光信號通過COR27和COR28精細調控光形態建成新機制。

  此前,研究團隊報道藍光通過調控冷誘導蛋白COR27和COR28的表達量而參與低溫響應,平衡植物發育與抗冷,而COR27和COR28介導藍光與溫度調控生物鐘周期,通過影響生物鐘周期而平衡植物發育與抗冷(Li et al,The Plant Cell2016)。COR27和COR28蛋白穩定性受藍光調控,但機制尚不清楚。

  研究人員利用酵母雙雜交篩選COR27和COR28結合蛋白,獲得E3泛素連接酶COP1。COP1是光信號轉導中的核心抑制因子,通過調控bZIP類轉錄因子HY5的蛋白穩定性而負調控光形態建成。幼苗在黑暗中進行暗形態建成,下胚軸伸長,子葉閉合、黃化,產生頂端彎鉤,以便于突破土壤而進入光照環境,見光后迅速開始光形態建成,下胚軸伸長受到抑制,子葉張開并轉綠以進行光合作用。植物在漫長的進化過程中進化出敏感的信號系統來調節光形態形成,以響應不斷變化的光環境。COR27和COR28與COP1發生相互作用,而COP1調控它們在黑暗中的蛋白降解。進一步的研究發現,COR27和COR28促進擬南芥下胚軸伸長,是光形態建成的負調控因子。COR27和COR28通過結合HY5而調控眾多光形態建成下游基因表達。COR27和COR28在黑暗中被COP1降解,光信號通過抑制COP1而促進HY5和COR27的積累,同時COR27與HY5直接結合,抑制其轉錄活性,在黑暗中微調暗形態建成,在光照下調控光形態建成。這些結果表明,COR27和COR28作為COP1-HY5調控中樞的關鍵調節因子,與HY5共同調節HY5靶基因的轉錄,以確保黑暗中正常的暗形態建成和光照下的光形態建成。


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